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Einrichtung zur Steuerung eines Funktionsgliedes in Anhängigkeit von
der Winkelgeschwindigkeit eines angetriebenen Elementes Die Erfindung bezieht sich
auf eine Einrichtung zur Steuerung eines Funktionagliedes in Abhängigkeit von der
Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Teiles, insbesondere von dem Antriebsmotor
in einer Büromaschine.
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Solche Einrichtungen sind u. a. in motorisch angetriebenen Büromaschinen
bekanntgeworden und dienen beispielsweise zu dem Zweck, das gesamte Tastenfeld so
lange zu sperren, bis der Antriebsmotor nach seiner Ingangsetzung seine Soll-Drehzahl
erreicht hat; erst dann kann bekanntlich ein Typenabdruck mit der erforderlichen
Anschlagenergie erfolgen. Desgleichen dienen diese Einrichtungen dazu, das Tastenfeld
während des Schreibbetriebes dann zu sperren, wenn die Drehzahl des Antriebsmotor
durch Uberlastung oder kurzzeitig auftretenden Netzspannungsabfall zusammenbricht
Diese erwähnten Einrichtungen bestehen im wesentlichen aus allgemein bekannten,
mechanischen Fliehkrafteinrichtungen, die direkt auf der Antriebsmotorwelle oder
auf einer von diesem angetriebenen Welle angeordnet sind und auf mechanische Funktionsglieder
einwirken, die wiederum die von den Fliehkrafteinrichtungen vorgegebenen Bewegungen
auf den Tastensperrmechanismus übertragen.
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Diesen bekanntgewordenen Einrichtungen haften jedoch einige wesentliche
Nachteile an, die nachfolgend näher erläutert sindt Fliehkraft-regler bestehen im
allgemeinen aus einer Vielzahl von Einzelteilen, wie z. B. Fliehgewichte mit den
zugehörigen Trägern, Gegenfeder, Anlenkbolzen daffir und Bewegungsabnabieelementen,
was bekanntlich zu hohen Herstellungskosten führt.
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Des weiteren treten bei diesen Einrichtungen Unwuchterscheinungen
auf, die sich geräuschbildend und für einen sicheren Betrieb empfindlicher Funktionaglieder
störend auswirken kdnnen.
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Bedingt durch den konstruktiven Aufbau können die von den Fliehkrafteinrichtungen
vorgegebenen Bewegungen nur während derer Rotation unter ständiger Reibung auf die
ortsfest angeordneten und anzusteuernden Funktionsglieder übertragen werden, wodurch
sich bekanntlich genaue drehzahlabhängige Steuerungen nur durch großen Aufwand erreichen
lassen, was sowohl für den Anlauf als auch für den Abfall der Drehzahl der rotierenden
Teile gilt. Weiterhin ist von Nachteil, daß durch die Reibkratfübertragungen an
den betreffenden Funktionsteilen Verschleiß entsteht, was, zu einer ständigen ungewünschten,
zeitlichen Verschiebung des Wirksamwerdens dieser Einrichtungen in Verhältnis zur
Drehzahl der rotierenden Teile führt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung eines Funktionsgliedes
hat die Aufgabe, die Nachteile der bekanntgewordenen Einrichtungen zu beseitigen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erwindung dadurch gelost, daß zwischen dem rotierenden
Teil und dem Punktionsglied eine Wirbelstromsteuereinrichtung angeordnet ist In
einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung so ausgebildet,
daß der Magnet, der die Wirbelströme in dem Wirbelstromkörper induziert, direkt
an dem Funktionsglied fest angeordnet und mit diesem zwischen einer Ruhelage und
einer die Bremswirkung zwischen dem Magneten und dem Wirbelstromkörper herabsetzenden
Arbeitslage beweglich gelagert ist.
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Hierdurch ist es möglich, eine linrichtung geaU der Autgabonstellung
iu schaffen, die aus einer geringstmöglichen Anzahl von Eintzelteilen besteht, und
die eine sichere, von Reibungsgliedern
unabhängige Steuerbewegung
auf die Funktionsglieder und somit auf die nachgeschalteten, s. B. Tastensperrglieder,
gewährleistet.
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Die Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung beschränkt
sich Jedoch nicht auf die Verstellung mechanischer Glieder; sie ist ebenso beispielsweise
eur Drehzahlregulierung von Elektromotoren hervorragend geeignet. In den Zeichnungen
und der nachfolgenden Beschreibung sind mehrere Ausführungs-und Anwendungsbeispiele
aufgezeigt.
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Es zeigen: Fig. la und Ib ein Ausfahrungsbeispiel der ertindungsgemäßen
Einrichtung mit einem Tastensperrmechanismus, beispielsweise einer Büromaschine,
Fig. 2 ein zweites Ausfiihrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung bei Anwendung
als Betätigungsmittel flir ein Regelglied, beispielsweise eines Widerstandes im
Stromkreis eines Elektromotors, Fig. 3a und 3b ein weiteres Ausführunsbeispiel der
erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Wie die Fig. 1 zeigen, ist auf einer motorisch angetriebenen Welle
1 ein als Scheibe ausgebildeter Wirbelstromkörper 2 befestigt, der aus Kupfer oder
Aluminium besteht. Parallel zu der Welle 1 ist eine Lagerwelle 3 angeordnet, die
ein als Schwenkhebel ausgebildetes Funktionsglied 4 tragt. An dem Funktionsglied
4 ist ein Magnet, beispielweise ein Permanentmagnet 5 derart befestigt, daß zwischen
ihm und einer Seitenfläche
des Wirbelstromkörpers 2 stets ein geringer
Luftspalt besteht Das Funktionsglied 4 wird ständig durch eine Zugfeder 6 im Gegenuhrzeigersinn
beeinflußt und liegt in seiner Ruhelage so, daß der Permanentmagnet 5 dem äußeren
Rand, also dem größten Radius des Wirbelstromkdrpers 2 gegenfiberliegt. Das Funktionsglied
4 ist gegen die Wirkung der Zugfeder 6 in der Ebene des Wirbelstromkörpers 2 so
verschwenkbar, daß der Permanentmagnet 5 in den Bereich eines kleineren Radius von
diesem gelangt. Die Vorspannung der Zugfeder 6 ist durch eine Justiervorrichtung
7 verstellbar. Die Ruhelage und die Arbeitslage des Funktions-Gliedes 4 werden durch
einen gestellfesten Anschlagbolzen 8 fixiert. An dem Arm 9 des Funktionsgliedes
4 ist ein Zugglied 10 angelenkt, das uber sein anderes Erlde mit einem Tastensperrbügel
11 verbunden ist. Der Tastensperrbügel 11 ist um eine Achse 12 schwenkbar gelagert
und wirkt mit Sperrnasen 13 von Tastenhebeln 14 einer Büromaschine derart zusammen,
daß er im Bewegungsbereich der Sperrnasen 13 liegt, wenn sich das Funktionsglied
4 in seiner Ruhelage befindet.
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Wenn der nicht dargestellte Antriebsmotor der Büromaschine steht,
befindet sich das Funktionsglied 4 durch die Wirkung der Zugfeder 6 in der Ruhelage,
wodurch die Tasten 14 an ihren tierrassen 13 von dem Tastensperrbügel 11 unterstellt
sind. Wird der Antriebsmotor inganggesetzt, dreht sich der Wirbelstromkörper 2,
wodurch der Permanentmagnet 5 einen Wirbelstrom in dem Wirbelstromkörper 2 induziert.
Hierdurch wirken sich Bremskräfte auf den Permanentmagneten 5 aus, durch die das
Funktionsglied 4 in der Drehrichtung des Wirbelstromkörpers 2 dann mitgenommen und
somit um seine Lagerwelle 3 verschwenkt wird, wenn die Brtemskräfte die Kraft der
Zugfeder 6 zu übersteigen beginnen. Die Schwenkbewegung des Funktionagliedes 4 wird
über du Zugglied 10 auf den Tastenaperrbilgel 11 übertragen und dadurch die Sperrung
der Tastenhebel 14 aufgehoben. Der Drehpunkt (Welle h) des Funktionsgliedes 4 ist
so gewählt, daß der Permanentmagnet 5, wie bereits beschrieben, nach der Schwenkbewegung
in die Arbeitslage einem
kleineren Radius des Wirbelstromkörpers
2 gegenüberliegt.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Bremskräfte
durch die geringere Winkelgeschwindigkeit t des Wirbelstromkörpers 2 an dieser Stelle
wesentlich herabgesetzt sind; und zwar so weit, daß die Zugfeder 6 gerade noch gespannt
gehalten wird. Hierdurch wird erreicht, daß bei voller, Drehzahl das Antriebsmotors
die Tastenhebel 14 entsperrt werden, und daß bei einem wesentlichen Abfall der Drehzahl
oder bei Abschaltung des Antriebsaotors sofort eine erneute Sperrung der Tastenhebel
14 erfolgt. Durch die Justiervorrichtung 7 für die Zugrede:r 6 kann in einfacher
Weise bestimmt werden, bei welcher Drehzahl die Sperrung und die Entsperrung der
Tastenhebel 4 erfolgen soll.
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In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Einrichtung in einer anderen Ausführung
und für eine Anwendung als Drehzahlregulierungselement, beispielsweise für einen
Gleichstrommotor 119, dargestellt.
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Auch bei dieses usfrbrungsbeispiel ist der Wirbelstromkörper 102 als
Scheibe ausgebildet, die auf einer Motorwelle 101 befestigt ist. Das Funktionsglied
104 ist auf einer parallel zur Motorwelle 101 angeordneten Lagerwelle 103 befestigt,
deren Lage zu der Motorwelle 101 in einem Langloch 115 verstellbar ist. Be dies-
Beispiel ist der Permanentmagnet 105 mit dem Funktionsglied 104 so su dem Wirbesltromkörper
102 angeordnet, daß er in seiner Ruhelage (stark gezeichnet) voll in dessen Wirkungsbereich
liegt, und daß er durch die Bremskräfte, also nach dem Anlaufen des Motors aus dem
Wirkungsbereich nach außen herausgeschwenkt wird (strichpunktiert gezeichnet).
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Hierdurch wird eine besonders empfindliche und feine drehza1-abhängige
Steuerbewegung des Funktionsgliedes 104 erreicht.
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Das Langloch 115 für die Lagerwelle 103 befindet sich in einer Gestellplatte
116, die auch den Anschlagbolzen 108 für das Funktionsglied 104 und die Justiervorrichtung
107 für die Zugfeder
106 trägt. Auf dieser Gestellplatte 116 ist
weiterhin ein regelbarer Widerstand R vermittels einer Langloch-Schraubverbindung
117 einstellbar betestigt. Das Regel glied des Widerstandes R ist als Reibkontakt
118 ausgebildet, der an einem Art 109, des Funktionsgliedes 104 befestigt ist, wodurch
die Spannung für den Motor 119 in Abhängigkeit von der Ausschwenkbewegung des Funktionsgliedes
104 regelbar wird. Dadurch, daß die Vorspannung der Zugfeder 106 und die Lage der
Lagerwelle 103 veränderbar sind, kann für die jeweils anfallenden Bedingungen der
Zeitpunkt verändert werden, an dem die Bremskraft der Wirbelstromeinrichtung 102;
105 die Kraft der Zugfeder 106 übersteigt und somit die Spannung für den Motor 119
herabgesetzt wird. Durch die verstellbare Anordnung des Widerstandes R selbst, und
zwar - wie bereits beschrieben - relativ zur Steuerbewegung des Regelgliedes (Reibkontakt
118) ergibt sich hier zusätzlich die Möglichkeit, die Spannung für den Motor entsprechend
der geforderten Leistung vorab einzustellen.
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In den Figuren 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei der der Ausschwenkbereich des Funktionsgliedes 204
zwischen der Ruhelage und der Arbeitslage (strichpunktiert) basonders klein gehalten
werden kann. Der Permanentmagnet 205 wirkt hier mit einem Wirbelstorkörper 202 zusammen,
der als zylindrischer Ring ausgebildet und beispielsweise direkt auf dem Rotor eines
Außenläufermotors 240 angeordnet ist. Die Lagerwelle 205 ist hier senkrecht zur
Acharichtung der Motorwelle 201 angeordnet. Die Wirkungsweise dieses Ausführungbeispiels
entspricht ii wesentlichen der der anderen Beispiele; die Herabsetzung der Bremskräfte
in der Arbeitslage erfolgt Jedoch, wie Fig. 3b zeigt, durch die Vergrößerung des
Iuftapaltes 241 zwischen dei Wirbelstromkörper 202-und dei Permanentmagneten 205.
Wie schon .rwähnt, kann der Bchaltweg des Funktionsgliedes
204
zwischen der Ruhelage (volle Bremswirkung) und der Arbeitslage (herabgesetzte Bremswirkung)
verhältnismäßig klein gehalten sein, wodurch giinstigerweise die Ein-und Ausschaltung,
beispielsweise eines Stromkreises durch einen Schaltkontakt 242, vorgenommen werden
kann.
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Das Funktionsglied 4; 104; 204, das in den Ausführungsgbeispielen
nach den figuren 1 bis 3 aus einem um einen Drehpunkt schwenkbar gelagerten Winkelhebel
besteht, kann selbstvers,tändlich auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als
Schieber, der in zwei Lagerpunkten verschiebbar ist. Desweiteren ist es auch möglich,
daß Funktionsglied als Wirbelstromkörper auszubilden und an dem rotierenden Teil
- der Umkehrung entsprechend - einen oder mehrere Magnete vorsusehen. Dieses ändert
Jedoch nichts am allgemeinen Erfindungsgedanken der vorstehend beschriebenen Einrichtung.